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气缸套高频振动是柴油发电机产生穴蚀的根本原因
导读：发生穴蚀破坏的除了柴油发电机气缸套零件外，还有轴瓦、喷油泵注塞、螺旋桨桨叶及离心泵叶轮等。机件穴蚀破坏问题日益引起人们的关注，尤其是缸套穴蚀已是柴油发电机的重要问题，引起国内外的重视与研究。气缸套穴蚀是柴油发电机普遍存在的严重问题。随着柴油发电机的功率增加、强载度提高和高速、轻型化，气缸套穴蚀破坏就成为妨碍柴油发电机正常运转的首要问题，严重地影响柴油发电机的工作可靠性和气缸套的使用寿命。
一般说来，高速、轻型大功率柴油发电机，不论是开式冷却还是闭式冷却，气缸套都有不同程度的穴蚀。有的柴油发电机投入运转不久(仅几十小时)就会在气缸套外圆表面上出现穴蚀小孔，甚至柴油发电机运转不足千小时缸套就因穴蚀穿孔而报废，此时缸套内表面尚未磨损。二冲程十字头式低速柴油发电机气缸套基本不发生穴蚀破坏。
1．穴蚀部位：缸套穴蚀发生在湿式气缸套外圆表面上，一般集中在柴油发电机的左右侧方向，特别是承受侧推力 一侧的偏上方；冷却水进口、水流转向处和水腔狭窄处对应的缸壁上；缸套下部密封圈附近缸壁。缸套冷却水腔除缸套穴蚀外，不应忽视气缸套和气缸体材料的差异和材料内部的各种电化学不均匀性导致的宏观和微观电化学腐蚀。这两种腐蚀同时存在或交替进行均会加重缸套的腐蚀。此外，冷却水(海水或淡水)的水质、含气量、流速等均对穴蚀有影响。
2.气缸套穴蚀机理
1）一般穴蚀机理：迄今为止，关于穴蚀机理的论述很多，其中较为普遍接受的一种理论认为：机件发生穴蚀的先决条件是机件浸于液体中，并与液体有相对运动，或机件在液体中受到某种能量的传递作用，形成液体中的局部瞬时高压或瞬时高真空。在瞬时高真空区，液体汽化形成气泡，或溶于水中的空气以空泡形式从液体中分离出来；在另一瞬间形成高压时，空泡、气泡被压缩，泡内气体迅速液化而使气泡溃灭，这时周围液体急速冲向溃灭处，产生极强的冲击波作用在金属表面。频繁地冲击，使机件表面金属逐渐剥落。与此同时，金属表面还产生微观电化学腐蚀，两种腐蚀交替进行共同作用致使机件穴蚀破坏。
2) 柴油发电机气缸套外圆表面与气缸体(或机体)构成冷却水空间，在狭小的环形通道中流动着淡水或海水。柴油发电机运转时，由于缸套和活塞之间的间隙，活塞在侧推力作用下不断地冲撞着缸壁的左、右侧，使气缸套产生高频振动。缸套高频振动和缸壁的弹性变形使冷却水空间的容积交替地增大和减小，冷却水相应交替地膨胀与被压缩。膨胀时受拉伸作用形成瞬时低压，被压缩时形成瞬时高压。此外，冷却水进口和流动时产生涡漩使冷却水通道内压力变化，也会形成瞬时高压或低压。在瞬时低压时产生气泡，瞬时高压时气泡溃灭，缸套外圆表面频繁受到冲击和微观电化学腐蚀作用而破坏。
3．影响缸套穴蚀的因素：生产中并非所有的筒状活塞式柴油发电机气缸套都发生穴蚀破坏，即使是发生穴蚀破坏其程度也各不相同。缸套穴蚀与柴油发电机的机型、结构、爆发压力、冷却水腔和冷却介质、柴油发电机的工艺参数等有关。
1）缸套振动。柴油发电机运转中气缸套高频振动是产生穴蚀的根本原因，缸套振动强度与以下各点有关：（1）活塞与气缸套之间的配合间隙：活塞在气缸中运动时，活塞对气缸壁的冲击能量的大小取决于活塞质量和活塞在气缸中横摆时的速度。活塞质量固定不变，但速度随着活塞与缸套之间的配合间隙的增加而增大。所以，活塞对缸壁的冲击能量取决于活塞与缸套配合间隙的大小。配合间隙大，活塞横摆加速度大，冲击前壁能量大，则缸套振动增强。（2）缸套刚度：缸套刚度直接影响缸套的振动。刚度大，受活塞冲击时缸套变形小，振动小，可有效地防止穴蚀。缸套刚度除与其材料有关外，还与缸套壁厚和纵向支承跨距的大小有关，缸壁厚度增加，支承跨距缩短，缸套刚度增大。气缸套与气缸体(机体)之间的配合间隙对缸套的刚度亦有影响。如果柴油发电机缸套与缸体铸成一体，缸套刚度增大，可有效地防止穴蚀。（3）冷却水腔结构 冷却水腔通道太窄，水流速度增高，容易产生空泡。柴油发电机设计时要求冷却水腔内水流速度应小于2m/s，水腔宽度t为14%D (D为气缸套内径)或不小于10mm，各处均匀一致，水流畅通不形成死水区和涡流区，有利于降低缸套穴蚀。柴油发电机把冷却水腔窄处由1.5mm增至7mm，大大降低缸套穴蚀。
2）冷却水温度与压力：冷却水温度过高将加速腐蚀的进程，但也不宜长期水温过低。实验表明，钢铁和铝等金属材料在淡水温度为50～60oC时穴蚀严重，随着水温的升高，穴蚀破坏减轻。从发挥柴油发电机的效能和降低腐蚀、穴蚀出发，冷却水腔淡水温度在80～90oC为好。冷却水压力高可以抑制空泡的形成，减少穴蚀的发生。但冷却水压力提高将使其温度升高而加速穴蚀。
4．防止缸套穴蚀的措施
除从材料和结构上的改进来防止和降低缸套穴蚀外，对柴油发电机气缸套穴蚀，还可采用以下措施：
（1）缸套外圆表面覆盖保护层或强化层。采用镀铬、渗氮、喷陶瓷、涂环氧树脂或涂尼龙等工艺使金属表面与冷却水隔开，或使缸套外圆表面强化，可有效地防止电化学腐蚀与穴蚀。
（2）在冷却水腔内安装锌块实施阴极保护防止电化学腐蚀；例如柴油发电机气缸套外表面安装锌带并坚持定期更换取得防止穴蚀的良好效果。
（3）在冷却水中加入缓蚀剂；例如乳化油缓蚀剂或被膜缓蚀剂，使在缸套外表面上形成一层较薄的连续保护膜，不仅可以防止电化学腐蚀，而且可以减弱空泡破裂时的冲击波对缸套外表面的冲击作用，从而减轻穴蚀。
结论：在实践中防止或减轻穴蚀的方法很多，选用时依具体机型、结构和产生穴蚀的原因而定，以取得良好效果。
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柴油发电机型号具体定义
其实大家需要知道的是不同的使用场合试用不同的机组型号，以下分以下类：
1、标准发电机组
标准机组广泛应用于机房内安装的一般场所。机组主要由柴油机、发电机、控制系统、机座、减震装置、冷却系统、供油系统、和输出保护开关等部分组成。
2、自动化型发电机组
自动化发电机是指无人工操作的情况下，断电后，几秒内发电机组可自行启动并供电。市电来电后可自行停机断闸。而且还包括所有柴油机和发电机的保护功能。
3、防护型发电机组
防护型机组应用于对噪声没有特殊要求的户外场所。主要由标准机组、防护罩壳、排烟系统等组成。由于防护罩壳没有设置降噪装置，只要满足通风和防雨雪条件即可，故其外形体积较小，成本较低。机组运行时开门开窗通风。防护型电站可以单台，也可以多台并联使用，多台并联使用特别适用于负载变化较大、连续运行可靠性要求较高及低成本经济使用的场合，如配套油田钻机等。
4、防音型发电机组
防音型机组广泛应用于对环境保护有特殊要求的户外或室内需要防护降噪的场所，主要由标准机组、防音罩壳、进排风降噪装置和排气降噪装置等组成，其主要特征是防音罩壳设置隔音和吸音层、进排风通道做降噪处理、排气采用工业型和住宅型消声器的组合，分别降低其高频和低频段的噪声。标准防音型机组噪声一般在78～85dB（A），超级防音型机组噪声一般在70～78dB（A）。超级防音型机组是在标准防音型机组的基础上对噪声排放采取更加严格的控制措施，如采用迷宫式进排风通道设计等来实现的。
超级防音型机组一般外型尺寸都较大，制造成本也比标准防音型机组要高得多。防音型机组和超级防音型机组通常在防音罩壳外操作、保养和检修。
5、露天电站
低噪声方舱电站和集装箱电站一般应用于对环境保护有特殊要求的户外使用场所，可以直接放置在户外露天使用，省去建造机房，同时具有机动性强和投入使用周期短等特点。低噪声方舱电站和集装箱电站的噪声一般在75～85dB（A），可以在方舱和机厢内进行操作、保养和检修。
6、挂车电站
挂车电站分两轮拖卡和四轮拖挂两种，70KW以下机组用两轮拖卡，70KW～500KW机组用四轮拖挂。挂车电站由标准挂车和防音型机组组成，具备防音型机组的全部性能和优点，适宜于野外作业及机动性供电。挂车设置有转向机构、交通警示灯和刹车装置，配有机械支腿，减震以及缓冲装置等。牵引装置可调节高度，符合交通行驶要求。挂车电站可预装电缆架和动力电缆，以实现快速供电。在城市道路和二级以上公路，两轮拖卡拖行速度可达30km/h，四轮拖挂拖行速度可达50km/h。
7、车载移动电站
车载电站广泛应用于通信、电视转播、高速公路、抢险、供电和军队等对于快速、机动性和可靠性要求较高的电源应急场合。主要将机组安装在汽车的车厢内，并可以配备电动电缆绞盘、多路输出插座和机械（或液压）支腿，也可以很方便的实现多辆车载移动电站并联使用。车载移动电站一般噪声在70～80dB（A）。
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